автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Исследование и разработка пористого заполнителя из карбонатных пород Медденского месторождения (Йемен)

ЩрКЕПРОВСКАЯ ГССУдаРСТШННАЯ АКА££МШ СТРОИТЕЛЬСТВА < ^ ^ И АРйШКхУРЫ ,

о > г:г) <<•".'*

666.572.125 На правах рукописи М У Р Ш Е Д Ареф Абдулла /Йемен/

ЙССЛЕДОШШКЕ И РАЗРАБОТКА ПОНЯТОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ 13 КАРБОНАТНЫХ ПОРОД ЖДДВШКОРО КЕСТОРШдаШЯ / ЙЕЩН /

С5.23.05 - Строительные материалы п издодия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на ссксканка ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск 1996

Диссертаций является руксписьс.

Работа выполнена на кафедре строительных конструкция Крнворояского технического университета

Научный руководитель Официальные опоазнты

Ведущая организация

- кандидат технических наук, доцент Астахов З.й.

- доктор технических наук, профессор Саван Л.С.

- кандидат технических наук, доцент Шншкйк А.А.

- дочернее арендное предприятие

"Монолит"

5ГОИКЯ б9'Л 1£

• зщита( дкссертацла состоится '-v г.

з •••/? " часов на заседании специализированного ученого совета Д 03.07.01 прд Пряднепровской государственно/ зхзлекал ятрсдтезьстза а архитектуры по адресу: 32Обо;, г.^гарояетрозок, ул. Чгрнышевского,

С диссертацией можно озниконип-ся а библиотеке Автореферат разослан '/У' &3 '' г.

Ученый секретарь специализированного ученого совета, к.':.к., ди^г

ОБЕАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБО'ХЫ.

Актуальность рзботн. Республика Язнси, кьк развивавшееся государство, крайне заиятерасоваио л развития яал гада ого с?роатв -льства. Для этого необходима организация производства пористых заполнителей. Однако развитие и^ошаленисго производства ворао-тых заполнителе.; сдергивается отсусгзмом сь'рьезоа базы. Как известно, в беконе но обнаружено легко гопучивзодлхея глин,и, следовательно, отсустЕует промышленность пористого керамзита, иа йолзй распространенного заполнителя мягкого Жетона.

3 то кз время в республике бурно развивается зовоторудяаа арсиыалеяяость. При добыче гслота образузтея беды» аз количестве проказденнах отходоз as втяцашах гербах перод. На Кзддзнскоа золоторудном нестоуогсденил это преядз всего дачоиитязарованниа известиях:-«, представлявшие собой досануа углеиислуо соль яадь-Ш'л и магния. Это вторичны? породи лселз их изкздьчоаня представляй! отнали мелкодроблена его натериалз. Такоа екпучкл ркал, по существу, являете? готовым еврьем для производств* пористого заполнителя.

Яоркгацав частиц доломитнгироааннсто известняка иокао осуществить путей иагрзваямя, которое сопровождается выделением га-, зоз. Дассоцисшм доло.чктиз>:ров1нного известняка в процесса об-*ига происходит с выдел ев 5гем углекислого газа а значительной потерей исходная массы горной породи з пределах 30 - !iO%,

Однако, организация производства нового вида пористого заполнителя из доленитазированкого известняка трзбует решения ряда слоаяых технологических вопросов и исследования свойств полого заполнителя. Решение этоз задача крайне актуально для республики 4оиеа, ксл и других государств обладаниях запасами aimaoft«-_ нх нарбонатких перод.

Цель я задачи доследования. целы) диссертациганоя работа является разработка $изико-техничзсках основ получения из долпки-тизироваяного известняка пористого заполнителя и легкого бсточа . с новый зидоа заполнителя.

Очевидно, что постазленная цель исследования монет быть достигнута совизстнь'я асаозьзованкеа исходной горной породы и пла-стя^кцирусднх глкз, а такие плавней. В езяэж с этиа необходимо рзаить следующие задачи исследовании:

- исследовать свойства исходных карбозштних пород аз налбо- • лее перспективного Нздденского золоторудного мзстороядсияя;

ч

- установить фазовиа состав, структуру м фнзяко-хикические

свойства спеченно'Д аихты;

- определить проудкти реакций, протекавших пуи различная температурах оокига я переменных составах исходных сырьевых материалов;

- произвести оценку технологической целееообразнссти производства пористого заполнителя из долокитизированного известняка:

- исследсз&ть комплекс свойств легкого батона на основе нового вида пористого заполнителя а установить область его рационального применения;

- оценить технико-эхононаческуо эффективность производства пористого заполнителя в республика ;1скен.

Выполнение диссертационной работа начато в соответствии с сб-«есосзаой целевой комплексной научно-исследозатедьскса программы л продолжено в соответствии с утверждением темой кандидатской диссертации.

Научная новизна работы;

- определен состав продуктов .. азовых твердоакдксстных реак-, ил, протекающих а композициях: доломит и засованный известняк-лсктмо за к л онитовая и каоланатсвая глине; с выгорающими доОавка-аа и пкратныни огг-рк- ид;

~ определено оптимальное соотношение составлясаих и рацио -нальные параметры обжига пористого з.-полнитедя;

- разработаны математические «одели процесса спекания з зависимости от состава исходной шихты;

- ?а эре о осек тежолсгкзесюм регламент производства пористого заполнителя с заданным:! йизико-кехакическинй свойствами;

- з::яснен характер гидрант новообразований з контактной зоне запоянптзяк, ш фазовый ж морфологический состав;

- разработана составы легкого бетона с новый видом пористого заполнителя, ооеопечаваицяе получение различных марок бетона по плотности и прочности на сжатие;

- установлен комплекс фазико-кеханических характеристик легкого бетона на основе нового пористого заполнителя и произвэ-дзнно их сравнение с деаствушини нормативными документами.

Автор защищает:

- результаты физпхо-хиничееккх исследований взаимодействия долокитизированиого известняка с различными алданл глин, выго-ряезимл дейаняамй.и плавняни при различных условиях обкига;

- аовыя элд пористого заполнителя, э которой при обкиге происходит ве только высокоэффективная пори задан, но и иакзкиов связывание активных охсндов кальция я магния;

- ааЕйсакость тзнизра туры обхкга с? ?ямаческого к мякерзлогического состава доходных наос и их влияния на сдсаотва ? полнкте-ля;

- мзхйнйзк адгезионного взаинодеЯстБил гадратных новообразования цементного какчи с контактнод зоне. пористого заполнителя;

- рекомендации по прогнозированию «изако-механаческих сяо.ютз легкого йзтснз н^ основа нового, пористого заполнителя я наз'*ачзн-ного зо оптике льн ого состава с мдаиаоя арочноетьп и плотясстьв:

- обоснование гехнако-экояздгческся целесообразности яэонз-зодстза нового зила залолнитсдея а рзасках где амзится достаточные запаса до юкатизнроваеиых нзгсстзяко* а пластяфкцарую*их глин;

- техяологлчес-зки рзхокзндаими ио рроиззедетву пористого за-полндтэяя аг: до&одтязаровапного известаяка л легких бятскоз на

его основе.

■^стозгркость зчзодоз дгеозртшюи, разработанных предложения я рскомгндау;!* основана за сходимости ааоретическнх и экспериментальных ..езудьтатез исследования а применением методов натз-чаткчссхсга планирования зкезердозвта, шиюяьзуеных для обссиа-зснйй :ехаологачесчих па растров производства.

Дттичесгая значимость забота. Впервые получен зьтокоэффек-ти2ньга, зкон каччыя коуястыа заполнитель из да ¡левого местного оирья, что сдуки: основой развитая базы китаяного строительства ? республике ле.'-ен. Важно, что развитие яромчнденности легкого заполнителя оудот способатзозать улучшении экологической ойааа-аовка аз-зо очистки отвалов горных заработок и рекультивация зеьель. Эта проблема таказ заниа дня Криворожского нзгзссрудно-го бассейна Украина.

Ясаучека яегхие бетоаа класса ко зрочностн на свэтие от 37,5 до 320 при среднем плотности 1550 кг/н3. Из легкого бетона отформованы стенозне плнелк для одлеэтаишх доков усалзбного таяя.

Результаты исследования автгрз использована з учебной про -цзесе для студеитоз саециаль^.сти Н906 "Проаззодетво строительных изделия а конструкций".

Апробацкя работы.

Результаты .чосяедованаа дояопени на вкзгодеых ииучно-технн-

ческих конференциях Криворонского технического университета 1993-96 гг., а таккз на научно-практической конференции "Ресур-сосберегаициа технологии в транспортном и гидротехническом строительстве" (декабрь I9S5 г., г.Днепропетровск).

Результаты исследования опубликованы в 8 публикациях автора.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, ооцих выводов я рекомендации, списка литературы к приложения. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, 30 рисунков, 31 таблицы и списка литературы »з 212 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Развитие промышленности .¿/сственных пористых заполнителей в развивавшихся республиках Азиатского континента отстает от потребностей жилищного строительства. Причиной этого является: ограниченность месторояденяа ^ысокоэспучивасщихся глин для производства керамзита, особенности минералогического состава лессовидных суглинков, яе позаолящие получать качественный агло-лорит. Увеличить производство пористых заполнителей за счет получения шунгизита, глинсзольнсго керамзита, вспученной опоки, ■ди&токлта, трзпьла в республик1; -чзуен че возможно из-за стсуст-зия с^рья.

Зев ято вызз&ло aeoflxo дикость создания нового айда пористого заполнителя из местного сирья л отходов горнодобывающей пуомав-геиности. Работы А.л.Др^ксляча, 'Л.й.Ахвердсвз, П.П.Еуднихова, /-.М.Еаженова, Г.СДурдзкова, À.Ваганова,• Г.»..Горчакове, З.Г. Зовгака, й.А.Лрзноэз, 0.:-5..\ауаоисзой, й.ь.Ксонилогича, Р.Л.'-'а-иляна, С.П.Окг.цкого, H.A.ilonuac, 4.^.Си: онова, Н.й.Спивака, Ч.П.3линзон и многих других оказали сгрехноэ влияние на развитее науки о легких бетонах и такого вакного раздела ее как производство и применение искусственных пористых заполнителей.

3 качестве основного сырья для пористых заполнителей в условиях республики Йемен отвечает обломочные порода доломитизи-роваяного известняка, как отхода золоторудного Медденского месторождения.

После диссоциации, происходящей с выделением углекислого газа, долоиитиэированныа известняк превращается в смесь чистых оксидов кальция и иагния. Они иагут быть связаны в стабильные соединения при добавлении в исходнус шихту пластафицирувщих

глии с тшсокйя содаркаг.'.зч оксидов киемнкя, алпшшип а хедезз. Выделявшиеся газообразные продукты образуют аористу я структуру материала, аозволязщуп получать эффективный заполнитель для легкого бетона,

Основными объектами исследования и работе явилась: долоннти-зироя&янии известняк Ме аденсзого золоторудного месторождения, монтмориллонитогая я каолинктовая дяебельские глины.

Структура исследуемого доломитизированного известняка относится к часто вотреччпаейся иелкокристалг'-чеснои с разиареми гс-;-рен менее 0,1 им. плотность ах £,76-11,87 г/сч3. Лсродэ дор«ст-тая, о водспоглощением 8-9,2 по пассе, по химического составу однородна - количество праиесеа: тристаллы кзарда, Гй.-^ос'гслда железа, - науадятся в предала* - Диссоциация дод "я-

тизированяах изаестнякоз т к.-.гу.г.-- : -.г? ступени при температуре 690 - а70°с.

В качестве ояноя из пдпсти^ицируоздх добавок, изучался бен-•1 онит Дяебельского горного хребта Слекен). Он состоит з основном из тонкочеауйчагох агрех'атоз глинистых минералов: к<н?ко -эидлсната л бейделита. 3 плитах отмечается небольшое кодачест-зо адезролйтсви- частиц: г-лдрослзд, обломков кзирцо, полевого тпатп.

Лругол пластййацирушеи добавкой слуаил каолин Слкзльнпксвс-киго месторождения. Он относится к коляоидно-диснерсним порода:! я состоит из плотно срсоаихся по базису листоват,.¡х зерен каолина. В качестве яримесел з значительном колг^естве наблвдавтся тон-аодисаесстные з«рна ззарца, иногда задай чешуаки гидрослвд, серна полевого зиита.

Для создания воос.'ановителнси среды непосредственно внутри гранул иатериала а сысьегьз пихты звсдидся Павлоградекип угсл». Дсбавко-пдавнем сяу жила пирит:ше огарки производства' Дчепоок-зершшского АО "Азот".

Получение пористых заполнителей первоначально исследовалось ? системах лодоиитизлрозаш;ай изг'.стндк-бентонит или каолин, контролируемым ..сказателем с.-у'.-л.".! огнеупорность составов, определяемая при вокоаа пирссхопсз. Интервал варьирования компонентов составлял 5%. >:риота.игические фаза а пироскопах определяли с помодьо рентгенографического анализа.

На кривей диаграмма плавкости система дэдомитиэированнья известняк- бентонит иовио выделка три участка,- Первый участок с содержанием известняка в сиеси от 0 до "ЗОЙ характзрязуется а о-

взаением огнеупорноета по лииейяоя зависямости от П00°С до 12СО°С. Осиолнои кристаллической фазе р. в пироскопах является кварц, присуствуют кристаллы ортссияаката кальция, анортита, форстерита.

[1ри увеличении содержания дслоыитизированного известняка до 80% огнеупорность начинает расти по кривой второго порядка и доходит до 1500°С. В кристаллической фазе первоначально доминирует дноазид, г.орстерлт, кварц, в небольшом количеств« имеется кристаллы окерманита, анортита, гелинита, ионтичеллита. Затем преобладающий становятся линии монтвчеллкха и мервинята, линии кварца исчезает ч появляются линии периклаза, которые постепенно увеличивает caco интенсивность. Третий участок соответствует пропорциональному увеличении огнеупорности. ría рентгенограммах наибольшую хнтексявность имеет линии переклазаи извести.

На кривой плавкости долонисискровакныи известняк-кзолин от-суствуот сингулярные точка, Огнеупорность плавно повышается от ог-?упорноста Синедьникизсхого каолина - 1750°С до огнеупорности Медденского доломитазированиого известняка.

При яовиаении содер»ши>:к л-вестника -т ICO до на рент -ге ног рам мах осстазсв л/.::нл периклаза и .¡зности постепенно уке-нышит свой янсенс лвность, а затам кече за от, а то время, как линии ортосиликата кальция, монтнчеялита и окерманитз увеличивается. При '35% заолива линии перакяиза исчезает, появляется ля-паи анортита, галенита и Форстерита. 2атем происходит синтез окерйаната, дяспслда л нордаерита. Лаьяеикее увеличение содержания каолина ведет к появление, а а да'.ьнеапем л пределадаино ланий кул ли та, ыпкнели, христова ля? т».

Анализируя полученньз результата, зпдко, что наибольший интерес с точки зрения получения пористых заполнителе;! з данных системах является массы с содержанием доломитизированного известняка от 50 до 65/5 и соответственно бентонита и каолина от 50 до ЗЪ%, .соответствуйте областям синтезирования стабильных соединений я исчезновении периклаза.

Для интесифякацки процесса спекания в зернах заполнителя сырьевые материалы измельчались до крупности 1.0 чи л увлажнялись дс 15-20% влажности. Формовку гранул осуществляли на лабораторных трансляторах шнекового типа.

Зь/суаеннне грану ли облигали при температуре 1050-II00-ÍÍ5Q-

1200-1250°С по технологии получения керамзита с вндержкоз в печи в течении 30 и '»5 минут.

При обжиге создавались как окислительная, так и восстаиоваз»-льноя среда. Восстановительная среда гяутри гранул достигалась путей введения в сырьевые яихты 5% тонкомояотого угля пря формировании гранул.

При получении заполнителя в системе долонитизированнил изкьг?-няк-каолин дополнитеянс требовалось понижение температуры обпита, поэтому были использованы эффективные плавни-пиритныз огарки. Добавка-плавень вводилась с концентрацией 2 и

После обжига гранулы проверяли на реакцию с фенолфтсахзинон на качественное содержанке свободных оксидов кальция а кзгнчя. Второй этап исследования результата процесса спекания шихты - нахог-дзние потерь при прокаливании и деривзтографии.

Данные лабораторных исследований позволили выяеитя, что оптимальной температурой спекания для заполнителя марки 500-650 в системе доломитизированний известняк-бентонит является 1200°С при выдержке 30 мин.

В системе доломитизированния известаах-каолан добавка пиратам х огарков в количестве является оптимальной для эффективного сникения температуры обжига до 1250°С при выдеркке 30 айн.

Для всех составов восстановительная среда способствовала получение более легкого, прочного я стойкого заполнителя. Этому способствовало формирование заполнителя на пнековок грануляторе, что понижало его насыпную плотность и повышало прочность, что модно объяснить созданием в шнеке лучших условия структурообра-зования гранул заполнителя.

С целы) изучения влияния содержания основных компонентов на свойства полученных заполнителей применен метод математического планирования эксперимента. В исследованиях осуществлен трех- » четырехфакторный эксперимент по симплекс-решетчатым планам Шеф-$е. Параметрами оптимизации слувили: насыпная плотность и прочность при сдавливании в цилиндре. Исследуемые области представляли собоя локальные участки диаграмм. В случае заполнителя из бентонита, угля и доломитизированного известняка это был треугольник с вершинами А(35,10,55); В(45,0,55); 0(35,0,65-). Во втором случае при заполнителе из каолина, пиритных огарков, доломитизированного известняха и угля - тетраэдр с вершинами А(45,0'," 55,0); В(36,10,55,0); 0(35,0,65,0); #35,0,55,10).

В результате реализации эксперимента и расчета коэффициентов уравнений регрессии третьего порядка получены слздусаие адекватные модели в координатах псевдокомпонентов: % = 551.35X, + 502.72Хг г 489,55Х3 * Н2,4Х,Хг + ЪИ,ЪЩ13 -" - 40г.07Х/Хд - 152.74Х, Уг(Х,- Хг) - 207.33ХД3(Х, - Х3) + + 50,47^Х3(Х2 - Хэ) - 358.8«, ХгХ3

Уц * 4.02Х, + 3,04Хг + 1,95Х3 1,05Х,Х2 - 0,ЗЗ^.Х3 - 0,30Х,Х3+ + 1,4ЗХ, Х2СХ, -Х2) * 5,ОбХ^х3(Xг - Х3) - 0,ЗЗХУХ3(Х> - х3)-- 0,58>> ХгУ3

Графическая интерпретация математических зависимостей позволила наглядно установить влияние расхода компонентов на насып-нуо плотность прочность при сдавливании в цилиндре, а также выявить оптимальные составы шихты для заполнителя. Установлена возможность получения заполнителя на оснозе Медденскогс доломи-тизированного известняка и местных глин с насыпной плотностью 500-530 кт/м3, с прочность!) при сдэвливанчи в цилиндре 2,1 -2,7 МПа..

Проведенные лабораторные исследования по изучение процессов поризации и спекания оырьевых смесей подтверждены а заводских условиях выпуском промышленных партий новых видов пористых заполнителей. Ооыиг производился в полупромышленной вращавшейся печи.

Полученный гравий удовлетворяет всем требованиям ГССТ5757-сЗ "Заполнители пористые неорганические для легких бетонов. Классификация и общие технические требования", и относится к маркам по плотности 500-550, ь по прочности Щ0С-П125. Морозостойкость гго более 100 циклов. Коэффициент вариации плотности составляет 2,7%, а прочности - 4,0-%. Он такие удовлетворяет и требованиям ГОСТ 5759-83 "Гравия и песок керамзитовые", кроме эодопо-глощения. Это связано с.тем, что разработанная технология я процессы, происходящие при обжиге заполнителя, по своей сущности близки к процессам спекания аглоперита. Поэтому данные заполнителя сравнивались с требованиями ГОСТ 11551-53 "Щебень й песок зглопоритовые. Технические условия". По данному ГОСТ подучен::.1^ заполнитель, так же как а по ГОСТ 9755-83, относится к высшее категории качества.

Изучение структуры й фазового состава заполнителей из карбонатных пород производили с помощьв рентгенографии, термогра-

$ии, петрографии /> сканирующей электронной микроскопии. ¡Лсслэ-дования показали, что заполнители коричневого л келтого цзетоз мало отличаются по структуре друг от друга, круггнопорис-

туи структуру. Преобладает пори размере:« 250...1000 мки г основной неправильней формы, киого пар соединяется нейду собой, образуя часто кавернозные участки глубиной до I ми. Пористость подсчитанная с помещьо окулярной сетки микроскопа, составила свыше 505?.

Ларина перегородок между порами от ?0 до 200 мкн. / полученных заполнителей зернистая структура пористости. Стеклов, тноз лелеетзо менее оплавлено, '-:?•-: у керамзита, и представлено з виде больших блоков, склеенных »е*зу яобоз. Верхний слой заполнителей на отличается о? знутреннего ни пористостью. нк структурой. 3 сравнении с карамз:поя цолученгша заполните га обладает белее ярупноз по структуре к оо'£<вед по абсслстяе.чу значение ¡гористостью, лиеат а меньпуо прочность. IIо стсустзис плотно спекаелся корки на яоэерхнсста нових заполнителей ведет х по~ ьывеннону сцеплена» с цементным к« жнем, что, з конечном счете, не ведет я понижение прочности бетона.

3 сомса стекловатой кассе з порах лалелнителал нозно задеть бояьеое количество храсталлоз - нонтичеллята, аяертата, геле-ната, полевого ипата. Однако, з материале имеется большое количество стекол и аламисилакаткой фага с неупорядоченный строением, которые оодздаьт зовикенноя аятазностьп. Поэтому следу-один этапен асслвдоз.-.н;м зпполчктвне,: была сценка их реакционной способности.

Анализируя полученные да.аие по гидравлической активноета новых пористых заполнителей, нозшо дойти к выведу о том, что при обычной температуре полученные материалы ане от большуп активность к поглонеииа оксида кг.льшш, чз.ч керамзит. При проваривания занесен осот актазноста заполнителей, которая зтиис-зится примерно такой че, как а у кнраазата. Пары воды, усаливая гидролизное Елигыае гадрсксальных г'.очов СИ , спссобству-от различным процесс.у ш:щеяачазанкя глиноземистых составлявших а образовании активно поглоцзюлего Са(СН) кремнезема. Яоэто-иу полученные пористые заполните ля ииз от поверхность, с^сркд-р ованнуп активными составляй;;; ми, способными к эзаииодекствяв с гидроокелдои кальция цементного раствора. Обращает внимание

п больакз знгшенйк абсолптногс нсдачестзи активного кремнезема, расгворясяегосй в 1Н ¡«.створе :»аС8. Однако, взяв 2 расчет относительная показателе рас творимого хремне зека к понижение со-дерЕания вдлочк, мы видин, что он не провисает единицы. Разработанные заполнители икаот езе одно преимущество, сводящее практически к пуло деструктивные процессы в бетоне при наличии в йен пеяочеа. 2сли керакзкт имеет пяотнуо корку, которая,тик же как к цементная камень, будет испытывать местные коннентриро -ванные напряжения з результате роста новообразования, то капи-лярно-пористам структура новых засоляйте лея будет пслностьс их гасить.

Ввиду того, что новые пористые заполнители отличаются по вещественному составу, микроструктура, гидравлической активности, реакционной способности от керамзита, то и процесса, протекавшие на границе с цементным камнем, ногут происходить по разному и приводить к изменении микроструктуры бетона и его техни -чэских сесяс7з. Лля распознания суцнссти всех процессов, определяющих формирование зоны контакта цементного камня и запол -ннтелея использован комплекс физико-химических методов анализа.

Подученные данные позволили выделить следующие особенности е создании'зоны контакта:

- пуи формировании бетонной смеси цемантно-водная суспензия в результате отсоса влаки проникает через поверхность заполнителя, покрытую больиии количеством сообщавдихся пор, внутри гранула. Сцепление на этом этапе осуществляется за счет адгезионных сал смачивания и прилипания;

- в результате воздействия Са(ОН) цементного кимня на ах -тявнув поверхность заполнителя осуществляется взаимодействие СеССйО и активного кремне зека с образованием низкоосновных ги-дрссилккатов кальция типа С НС Б), которые в свов очередь уплотняют прилегающие слои заполнителя и цементного камня;

- при физико-химических реекциях взаимодействуя наряду с активным кремнеземом в контактные слои заполнителя вносятся также и атомы А1, в результате чего часть подученных гидросиликатов получается Л1-закещеиныни;

- тенловлакисетная обработка интенсифицирует процессы .взаимодействия в контактной зоне за счет большего связывания це -ментного камня с 5 и А1 заполнителя;

_ г активное образование прочных низкоосновных гидросиликатов

кальция, частично А1-замененных, способствует увеличения нихро.. прочности контактных слоев по сравнении с цекеитинн кашей и срастанио последнего с пористым заполнителем;

- создание по всему периметру заполнителя прочного срсет.ча с цементным камнем будет упрочнять сам заполнитель, а следовательно , и легкий бетон на его основе.

Аппарат математико-статистичзских методов оптимизации путем построения базовых зависимостей был использован для проектирования состазоз бетоаа. Исследования велись в два этапа:

- проектирование состава бетона класса В 7,5...3 12,5 при марке по средней плотности Д 1100...Л 1200 с применением пористого песка, полученного путем дробления крупных заполнителей;

- проектирование состава бетона класса Б 10...8 25 при наркз по средней плотности Л 1400...Д 1200 с использованием плотного кварцевого песка с Мк =2,2.

В качестве параметров оптимизации приняты прочность при саа-тии и средняя плотность легкого бетона.

При энборе переменных исходили из того, чтобы сии описывала состзз бетона и некоторые главные технологические факторы его изготовления. Ввиду этого переменными служили: расход вяаудего, расход крупного пористого заполнителяи подвижность бетонной смеси. Вяжущим служил портландцемент Еалаклейскога цемкскОината маржа 400. При зиборе уровней варьирования расхода крупного заполнителя исходили из подобранного заранее зернового состава, обеспечивавшего получение Сетона с оптимальным расходом воды при максимальной прочности на сжатие в заданных условиях эарь5?-зозания.

В результате реализации эксперимента и обработки данных, получены адекватные зависимости.

Уя = 12,8 + 5,IX/ - 3,Пг + 1,4Х3- -с 0,4Х,2- 0,8Х^Хг - 0,7х|

2 9 «а

Уу = 989 + ЪЩ - 16,'»Х2 + 13,ЗХ3 40,IX, - б.- 18,4Х3

Анализ уравнения регрессии, ревенных графическим способом, позволяет наглядно определить влияние расхода основных компонентов и технологических факторов на конечные свойства бетона, а достаточно просто производить проектирование состава бетона с заданными свойствами.

В диссертационной работе выполнен графический анализ полу-

ченных зависимостей и определен их физический смысл.

Прк использовании новых пористых заполнителей получены бетоны классов по прочности на сжатие В 7,5 - В 30 при средней плотности Д 1100 - Д 1800_. Расход вянущего для данных бетонов до 100 кг/и3 меньше, чем нормируемые значения по СНий 5.01 .<£3

Исследуя подобранные составы легкого бетона на полученных пористых заполнителях, били проведены экспериментальные определения основных ¿изико-неханических свойств бетонов классов по прочности на сжатие от В 7,5 до 3 25. Коэффициенты вариаци! в проведанных испытаниях колебались в пределах от 3,9 до 5,8$ по прочности бетону ас с за тле и 4,0 - 7,6/» по средней плотности. Ссстазы рассчитывались по уравнениям регрессии при минимальном расходе вяжущего. При этом расчетные характеристики отличались от фактических в пределах 2,8 - 3,3$. Анализируя по-лучзнныз данные, ми видаи, что построены достаточно надежные математические модели, гарантирусцие получение легких бетонов заданного класса по прочности на сжатие и средней плотности.

Коэффициент яризн.-нкои прочности легкого бетона на новых видах пористых заполнителе/, находится в пределах 0,6-0,9. При расчетах среднее значение коэфОяааекта •'призисиноа прочности аожно Орать равным 0,65, что полнсстьв соответствует рекомендациям НИйЖБ. Коэффициент признанной прочности уменьшается с повышением марки легкого бетона на новях заполнителях, а приз-менная прочность исследуемого легкого бетона несколько превосходит данный показатель Для тяжелого бетона.

Прочность золученного бетона на растяжение при изгибе превосходит значения, полученные при ч^пои оссвом растявениа аналогичных призм во воех случаях. Прочность на растяжение пропаренных образцов на 6-Мй ниже прочности бетона естественного твердения, а увед-:чейиь яесткостя Еедет к увеличение прочности. Кроме того, прочность на осевое растяжение приз« из легкого бетона на новых пористых заполнителях значительно превосходит значения норкативиых величин.

Результаты определения начальных модулей упругости Сетона на разработанная заполнителях показали их превышение в средней на 10-17$ по сравнении с нормируемыми значения»« модулей упругости по СНиП 2.03.01-84, что обеспечивает некоторый запас ве-сткссти.

Модули упругости у всех пропаренных лрнзн в среднем на 15% яиже, чем у образцов, твердевших в естественных условиях. Коэффициент Пуассона для данных бетонов соответствует нормируемому значении и равен 0,2. Предельная сжимаемость бетона находятся в пределах 160-200"10"^, а предельная растягимость -[0-15'10"^, в зависимости от класса по прочности на сязтие. Максимальные величины продольных деформация снатия погученных 1егких бетонов соответствует предельной саимаемости легких и гяшелых бетонов. Деформации яе растякения близка соответствув-1ям деформациям тяаелого бетона; уступая при этом керанзитобе-гону.

Испытания показали, что морозостойкос:ь легкого бетона на ювых видах заполнителя составила более 100 циклов.

Сохранность стальной арматуры в полученных легких бетонах гтраяает электрохимическое состояние стали, Полученные взоднкв сривье арматуры непосредственно в бетоне говорят о том, что во юех исследуемых образцах с низким содерианием вянущего сталь тссивна.

Технико-экономические расчеты показали, что себестоимость ! м3 новых пористых заполнителей в среднем на 30$ ниже, чем ке->амзита. Экономия достигается за счет уменьшения затрат на сы-(ьевые материалы и топливо, расход которого снижается на 30$. кономическии эффект при получении I и3 легкого бетона на ношх ¡аполнителях составляет около 15% и достигается за счет снике-ия стоимости заполнителя и расхода цемента.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Комплексными физико-химическими исследованиями Меддензко-v о доломитизироваяного известняка и местных бентонитовых и као-инитовых глин доказана возможность получения на их основе ис-усственного пористого заполнителя.

2. По диаграммам плавкости доломлтизированныя известняк-беи-онит выявлено, что бентонит является эффективным плавнем для едденского известняка. В системе доломитизированныя известняп-аолин эффективной флссущеа добавкой являются пиритные огарки.

3. Определены все физико-механические свойства новых видов орггетых заполнителей, отличавцихся низкоя плотностьп и доста-очаоа механическое прочностьи. Заполнители полностьв отвечай? ребованияа ГОСТ я относятся х высшей категории качества.

П. Разработаны математические модели, позволяете оптимизировать составы шихт для получения новых пористых заполнителей Установлена оптимальная температура обжига гранул - 120С-12501 а время спекания 30 минут.

5. Изучена поровая структура новых заполнителей, имесдих з; нйетое строение с преобладанием пор размером 200-500 мкм. Фа31 еыа состзб заполнителей состоит из аморфной стекловатой массы, местами раскрасталлизованноЯ в виде микрокристаллических включений типа нонтичйллита, анортита, гелеката и полевого пшата. Выявлено, чте заполнители явдлптся по показателям гидравлической активности и еодержщпв активного кремнезема потенциально ревкинснкоспособнымй. Однако, по относительным показателям, а такие благодаря капиллярно-пористой структуре исклсчева возмог ность появления в них деструктивных процессов.

6. Исследование влияния пористой поверхности ноеых заполнителей на свойства легкого бетона заказали, что на контакте мз-1Г- заполнит лен к 'дгиентним камней происходит химическое взаимодействие с образованием низкоосновных гидрсел,;икатез кальщ частичке А1-захззенных. Последние способствует упрочзекко & срастания заполнителя и растворная части 'бетона.

7. 3 результате реализации трехЛакторкого эксперимента на грех уровнях по плану второго порядка получены математические зз з не и у ос тй и ах графические модели, позволяющие наглядно опр? деяять алкяниа расхода зянудзго, крупного заполнителя и удобо-укдаднааемг.сти бетсансл смеси на прочность яри снетка н средние плотность легкого бетона с пористым и кварцевым песком.

б. Получены оптимальнее ссст&ъы бе-.оноз классоз до прочнее, на сиатпе 3 7.5 - 3 ¿5 при средней плотности ДЦОО - Ц700. Расход иекй'лта для всех класс сз ни ас, чем у керамзитобетона тс не прочности и нормируемых СНиПок значений.

5. Легкие йзгоны на новых пористых заполнителях обладает В£ соками физико-техническимя характеристиками. Прочность при сяг: тки, растя«знаи, ходуль упругости у них не ниже нормируемых знячейка, а морозостойкость составляет более КО циклов. Они обладает хорошими защитными саоястьаик ис отношение к арматуре

Основные положения диссертации опубликованы в еледуолях работах:

1. Долговечность, ил а копе м зобе тона для монолитных хилых домов. Рук. депонирована з ГНТБ Украины 03.01.95, ^ Ч - УК£5.

9 с. (соавт. Астахов В.И.).

2. Свойства щлаколемзобетона с высокоактивными тонкокояогы-яя добавками. Рук. депонирована в ГНТБ украины 15.12.94, fei^i УК9'4. б С. (соавт. Астахов В.Й.).

3. Деформативность плакспекзобетона для монолитного домостроения. Рук. депонирована в ГКТБ Украины 15.12.9^, S 2!»93-УК&4 (соавт. Астахов В.И.)

■'■f. Технологический анализ математических моделей состава легкого бетона на пористых заполнителях. Рук. депонирована в ГИБ Украины 21.II.95, 1Ü 2426-УКР5, 10 с. (соавт. Астахов B.ïO.

5. Ясследоз:.ние фазового состава, структуры и реакционней способности пористых заполнителей. Рук. депонирована з ГЯТБ Украины 15.02£6, » 572-УК96, 8 с. (соавт. Астахов В.И.).

6. Исследование прочностных сзойств легкого-бетона на растяжение. Рук. депонирована в ГНТБ Украины I5.02.S6, ü 573-УKSб, 5 с.

7. Ноэыя вид пористого заполнителя из карбонатных пород "екена. Сборник трудов ньучно-пррктическоя конференции "Ресурсосберегающие технологии в транспортном н гидротехническом строительстве", Вып. I "Строительные материалы", Днзпуопгтрозсз.

ISS5 г.

8. Исследование искусственных пористых заполнителей и легких бетонов на и*- основе. Сборник трудов научно-практичсскоя конференции "Ресурсосберегающие технологии в транспортном и гидротехническом строительстве". Вып. I "Строительные материалы!', Днепропетровск, DS95 г. /сог.вт. Пшенко А.Н., руденко H.H./.

В pctícrri розроблеш cfÍ3HK0-TexHÍ4m основи виготовлення нозд рягетих шдштав Мерденського родовища /Йемен/, показано, со но аий вид збпошювачхв служить для гиготовлення легких бетощв ni льщстю II00-I700 кг/м3. Вглзлено, шо мхсцевх бентонхтов! глини е ефективнимл плавняки для карбонатних дорхд. Роороблен! магека ткчш.-модол! оптивдзаш? складу штати для утр-л'ипкя пористих за повнювачхЕ при температур! 1ЯЮ°С i часу cni к?.шя 30 хвиллн. По Естановлакш $íз ико-мехатачниы властивостям новий вщ заповнава 4íb з1Дпов1дьз bcíw акыогам ГОСТ i идноситьсг до вяшоТ кате го-piI якостх.

Досл1дйми структур« одерканих заповнтзьащв доведено, ио на I: nonepxHi мае ьисце хипчна взаеыодая, що слркяе зксс-kíЯ нхцност: лагккх бетощв при вхдносно низьмй ильност! остакщ;;. За допо-аогоа Ыйтбматичнкх моделей розраховутаться оптим^льний склад бе-"Oíííb класу по ьйцност! на otvíck S7...5 - EZ5■ 'Изкко-техшчнх вл: ctüsoctí легкие бетон!в не ятаче нормальных ьуыог. а Хх морозо-спйкхсть-перевищуе 100 цикл: в. Вони хорактерш доброю захискок ям сю по EÍдношеш до метьлево* армагури.

Клкэчов! слова: долэмгтизовгший залняк, плавя!, а их та, флюся, híздрнзватий загювнюЕач, легкий бетон.

This article deala with the working out of phyaico-¡^ineering basea for preparing porcuo aggregates frca dolonit-[ lines of Lledesky deposit (Yer.snJ. It is shown thai ths new -pe of a^srerjates serves for manufacture of light conoroto .th the density 1100-1700 kg/a"5 .

It ra3 determined that local bentonite-clays are effective ir carbonate type. Thers are development of catheniaileal idolo of optimization of the conpo3ition of charge for keep-ig the porou3 afip;re;;atea at temperature of 12D0JC ■ during ) ait of burning. According to the determined physico-uechanic-. properties the r.ew type of aggregates nceta nil ths require-:nta of Standard and has the high category of quality.

ihe research of the structure of received aggre/jatea proved iat there ia chemical interaction on their surface, that icws the high firmness of li£ht concrete at their relatively >w compactness. With the help of mathematical models thsra ia le calculation of optimum-conpoai tion of cor.creteo according teir concessive strength 3 7,5 - 3 25.

Physiso-engineerin/j properties of light concrateo are not :v."?r that standard requirenenta, but the frcst-reslstance ia ..'¿aer than 100 cycles. They are characterized by high reaia-ir.ee quality to oe tal reinforcement, liey-vorda: dolor.iitad Uses porous abrogates, li/jht concrete.

3flotfyBr,n t^ \ f Mypaefl Ape$. Afiflyjuia